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Qual é o princípio fundamental do controlador solar MPPT? | demuda

Poderia 19, 2023

O controlador solar MPPT é um produto atualizado do controlador de carregamento e descarga solar tradicional. O princípio central do controlador MPPT é o Rastreamento de Ponto de Potência Máximo. Ele pode detectar a tensão de saída dos painéis solares em tempo real, rastrear o valor VI máximo e fazer com que o sistema carregue a bateria na potência máxima de saída. O controlador MPPT é o cérebro do sistema fotovoltaico, coordenando o trabalho de painéis solares, baterias e cargas.

A relação entre a potência máxima que as células solares podem produzir e o meio ambiente é complexa. O fator de forma é definido como a razão entre a potência máxima da célula solar para o produto da tensão de circuito aberto Voc e a corrente de curto-circuito Isc. Na maioria das aplicações, FF, Voc e Isc podem ser usados ​​para aproximar as características elétricas da célula fotovoltaica sob condições gerais.


Sob certas condições de operação, a bateria terá um ponto de trabalho, e o produto de sua corrente (I) e tensão (V) (potência elétrica) será o valor máximo. Este valor corresponde a uma resistência específica, que de acordo com a lei de Ohm é igual a V / I. A potência pode ser calculada usando P = V * I. Na faixa de aplicação principal das células fotovoltaicas, elas podem ser aproximadas como fontes de corrente constante. No entanto, entre a tensão e a corrente da célula fotovoltaica, existe uma função semelhante a uma função exponencial. De acordo com o circuito básico e a teoria do cálculo, quando a inclinação da curva I-V (dI/dV) e a relação I/V são iguais, de sinal oposto, dP/dV = 0, a potência de saída é o valor máximo. Esta posição é o ponto de máxima potência (MPP), correspondente ao ponto de inflexão da curva.

Se a resistência de carga de uma célula solar for R = V/I, que é o recíproco do valor acima, ela pode produzir a potência máxima da célula solar. Às vezes, esse valor também é chamado de "impedância característica" da célula solar, que é um valor dinâmico relacionado à luz solar, temperatura e vida útil da célula solar. Se a resistência for inferior ou superior a este valor, a potência extraída será inferior à potência máxima, pelo que a célula solar não funcionará nas condições mais ideais e eficientes. O rastreamento do ponto de potência máxima usa vários resistores ou lógica de controle diferentes para encontrar o ponto de potência máxima, permitindo que o conversor extraia a potência máxima da célula solar.


Para carregar a bateria, a tensão de saída do painel solar deve exceder a tensão atual da bateria. Se a tensão do painel solar for menor que a tensão da bateria, a corrente de saída será próxima de 0. Portanto, por razões de segurança, a tensão de pico (Vpp) do painel solar é ajustada para cerca de 17V quando é fabricado , em uma configuração padrão quando a temperatura ambiente é de 25°C. Quando o tempo está muito quente, o pico de tensão Vpp do painel solar cai para cerca de 15V, mas no frio, o pico de tensão Vpp da energia solar pode chegar a 18V.


Agora, vamos comparar as diferenças entre o controlador solar MPPT e o controlador solar tradicional. Os controladores solares tradicionais de carga e descarga são como caixas de câmbio manuais. Quando a rotação do motor aumenta, se a posição da marcha da caixa de câmbio não aumentar de acordo, isso afetará inevitavelmente a velocidade do veículo. No entanto, para controladores solares MPPT, os parâmetros de carregamento são definidos antes de sair da fábrica. Ou seja, o controlador MPPT pode rastrear o ponto de potência máxima do painel solar em tempo real, exercendo assim a máxima eficiência do painel solar. Quanto maior a tensão, mais potência pode ser produzida por meio do rastreamento de potência máxima, melhorando assim a eficiência de carregamento. Em teoria, o sistema de geração de energia solar usando controladores MPPT será 50% mais eficiente do que os controladores tradicionais, mas de acordo com nossos testes reais, devido a influências ambientais e várias perdas de energia, a eficiência final também pode ser aumentada em 20%-30%. .


Nesse sentido, o controlador de carga solar MPPT acabará por substituir o controlador solar tradicional.


A principal função do controlador MPPT é detectar a tensão CC e a corrente de saída do circuito principal, calcular a potência de saída do painel solar e realizar o rastreamento do ponto de potência máxima. O resistor de perturbação R e o MOSFET são conectados em série. Sob a condição de que a tensão de saída seja basicamente estável, alterando a taxa de serviço do MOSFET, a corrente média através do resistor pode ser alterada, gerando assim um distúrbio de corrente. Ao mesmo tempo, a corrente de saída e a tensão da célula fotovoltaica também mudarão. Ao medir a mudança na potência de saída e tensão da célula fotovoltaica antes e depois da perturbação, a próxima direção da perturbação é determinada. Quando a direção da perturbação está correta, a potência de saída do painel solar aumenta e o próximo período continua a perturbar na mesma direção. Caso contrário, perturbe na direção oposta. Desta forma, a perturbação e a observação são repetidas para fazer com que a saída do painel solar atinja o ponto de potência máxima.


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